CN111801484A - 具备保护构件的井下堵塞器 - Google Patents
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Abstract
提供一种耐压性优异的堵塞器。井下堵塞器(20)具备：心轴(1)；中心元件(2)；至少一个唇部(3)；以及压力传递单元，在对井下堵塞器(20)向轴向施加50MPa的压力而使中心元件(2)变形时，沿轴向的剖面中的心轴(1)与中心元件(2)相接的部分的轴向的长度(b)与中心元件(2)的轴向的最大长度(a)的比值(b/a)小于0.5。
Description
技术领域
本发明涉及一种堵塞器，更详细而言，涉及一种能够用于闭塞坑井孔的井下堵塞器。
背景技术
为了开采页岩油或页岩气，开发了称为井下工具的各种工具。作为这些井下工具中的一种，已知有桥塞或压裂塞等井下堵塞器(例如专利文献1)。该井下堵塞器的功能之一是在水压破碎时进行坑井孔的闭塞。
作为水压破碎的方法，例如能够列举出以下方法：将井下堵塞器送入坑井孔的规定的位置，使井下堵塞器工作并固定于坑井壁，并且使井下堵塞器所具备的弹性构件变形而闭塞坑井孔。其后，从地面向坑井内压送水，在比固定于坑井壁的井下堵塞器靠近地面侧的部分施加水压，由此通过另外使用炸药等而形成的穿孔使地层产生裂纹。
因此对于井下堵塞器，要求能够耐受来自地面的高水压，在固定于坑井壁的状态下维持坑井孔的闭塞。对此，在专利文献2中，记载有为了提高耐水压而使用在材料中包含纤维的高分子复合材料的井下工具。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第2017/234103号说明书
专利文献2：美国专利第2010/288488号说明书
发明内容
发明要解决的问题
然而，在使井下堵塞器的弹性构件变形而闭塞坑井孔后，施加高水压的情况下，存在所谓由弹性构件的不期望的变形引起构成井下堵塞器的其他部件的破损，降低井下堵塞器的耐压性的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种耐压性优异的井下堵塞器。
技术方案
为了解决上述的问题，本发明提供一种用于闭塞坑井孔的堵塞器，其特征在于，具备：
筒状主体；
环状的弹性构件，包围上述筒状主体的外周面，受到压力而发生变形；
至少一个保护构件，包围上述筒状主体的外周面，妨碍上述弹性构件的至少一部分与上述筒状主体相接；和
一对压力传递单元，沿上述堵塞器的轴向夹着上述弹性构件，用于对上述弹性构件施加沿该轴向的压力而压缩上述弹性构件，
在对上述堵塞器沿上述轴向施加50MPa的压力而使上述弹性构件变形时，沿上述轴向的剖面中的上述筒状主体与上述弹性构件相接的部分的轴向的长度(b)与上述弹性构件的轴向的最大长度(a)的比值(b/a)小于0.5。
有益效果
根据本发明，能够提供一种耐压性优异的井下堵塞器。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的在坑井内的规定的位置时的井下堵塞器的剖面的概略图。
图2是本发明的实施方式1的在坑井孔中承受水压时的井下堵塞器的剖面的概略图。
图3是放大本发明的实施方式1的在坑井孔中承受水压时的井下堵塞器的剖面的一部分的示意图。
图4是本发明的实施方式2的在坑井内的规定的位置时的井下堵塞器的剖面的概略图。
图5是本发明的实施方式2的在坑井孔中承受水压时的井下堵塞器的剖面的概略图。
图6是放大本发明的实施方式3的在坑井内的规定的位置时的井下堵塞器的剖面的一部分的示意图。
图7是放大本发明的实施方式3的在坑井孔中承受水压时的井下堵塞器的剖面的一部分的示意图。
图8是放大本发明的实施方式4的在坑井内的规定的位置时的井下堵塞器的剖面的一部分的示意图。
图9是放大本发明的实施方式4的在坑井孔中承受水压时的井下堵塞器的剖面的一部分的示意图。
图10是示出本发明的实施方式5的唇部的剖面的一部分的概略图。
具体实施方式
[实施方式1]
本发明的实施方式1的井下堵塞器(堵塞器)是用于闭塞坑井孔的堵塞器。本实施方式1的井下堵塞器能够具有：第一形态，作为从地面被送入至坑井孔的规定的位置时的形态；第二形态，井下堵塞器工作而被固定于坑井的形态；以及第三形态，井下堵塞器承受水压时的形态。第一形态与图1对应，第三形态与图2对应。需要说明的是，第二形态未图示。图1是本实施方式1的在坑井内的规定的位置的第一形态的井下堵塞器的剖面的概略图。图2是本实施方式1的处于承受水压的状态的第三形态的井下堵塞器的剖面的概略图。在图1和图2中，仅示出井下堵塞器的剖面中相对于轴(图中的单点划线)对称的剖面中的一方。
以下，使用图1和图2对本实施方式1的井下堵塞器进行详细描述。
1.井下堵塞器的第一形态
使用图1对井下堵塞器的第一形态进行说明。图1表示在坑井内，坑井壁与井下堵塞器之间具有空隙的状态。
如图1所示，井下堵塞器20具备：心轴(筒状主体)1、中心元件(弹性构件)2、唇部(保护构件)3、管套(压力传递单元)4a和4b、锥体(压力传递单元)5a和5b以及滑动体(压力传递单元)6a和6b。井下堵塞器20还具有：平衡环(压力传递单元)7a和7b、负载环(压力传递单元)8以及底部9。井下堵塞器20作为整体具有圆柱形状的形态。需要说明的是，在以下的说明中，简称的“轴”或“轴向”是指，整体为圆柱形状的井下堵塞器20的轴或轴向。
以下，对各构件进行详细说明。
[心轴]
心轴1是用于确保井下堵塞器20的强度的构件，是在井下堵塞器20的中心部沿轴存在的中空形状的构件。在心轴1的外周面，装配有用于整体构成井下堵塞器20的各种构件。
作为形成心轴1的材料能够举出例如铝、钢以及不锈钢等金属材料、纤维、木、复合材料以及树脂等。心轴1也可以由例如含有炭素纤维等强化材料的复合材料，具体而言，例如含有环氧树脂和酚醛树脂等聚合物的复合材料等形成。
其中，心轴1优选由分解性树脂或分解性金属形成。由此，在使用井下堵塞器20进行了坑井处理后，井下堵塞器20的去除变得容易。
需要说明的是，在本说明书中，“分解性树脂或分解性金属”是指能通过生物降解或水解而溶解于水或坑井内的烃，进一步通过某种化学方法分解或脆化而使其简单地崩解的树脂或金属。
作为分解性树脂能够举出例如聚乳酸(PLA)和聚乙二醇酸(PGA)等羟基羧酸系脂肪族聚酯；聚己内酯(PCL)等内脂系脂肪族聚酯；聚琥珀酸乙二酯和聚琥珀酸丁二醇酯等二醇/二羧酸系脂肪族聚酯；它们的共聚物例如乙二醇酸/乳酸共聚物和它们的混合物；以及组合聚乙二醇己二酯/对苯二酯等芳香族成分来使用的脂肪族聚酯等。
此外，作为水溶性树脂能够举出聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚丙烯酰胺(也可以是N，N取代物)、聚丙烯酸以及聚甲基丙烯酸等，能够举出形成这些树脂的单体的共聚物，例如乙烯/乙烯醇共聚物(EVOH)和丙烯酰胺/丙烯酸/甲基丙烯酸互聚物(interpolymer)等。
作为分解性金属能够举出例如以镁、铝以及钙等作为主要成分的合金。
[中心元件]
中心元件2是用于在井下堵塞器20中埋入心轴1和坑井壁的间隙而使坑井孔闭塞的环状的橡胶构件，受到压力发生变形。中心元件2以围绕心轴1的外周面的方式装配。中心元件2以包围心轴1的外周面的方式装配。
中心元件2的厚度、弹性、内径、外径或轴向的宽度等根据心轴1的大小或施加至井下堵塞器20的压力等适当决定即可。
中心元件2优选由例如在100℃、30MPa等高温高压的环境下也不损失坑井孔的闭塞功能的材料形成。作为形成中心元件2的优选材料，能够举出例如丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丙烯酸橡胶以及氟橡胶等。此外，可以使用脂肪族聚酯系橡胶、聚氨酯橡胶、天然橡胶、聚异戊二烯、丙烯酸橡胶、脂肪族聚酯橡胶、聚酯系热塑性弹性体以及聚酰胺系热塑性弹性体等分解性橡胶。
[唇部]
唇部3是在使用井下堵塞器20闭塞坑井孔时，妨碍中心元件2的至少一部分与心轴1相接来防止心轴1的破损的构件。在本实施方式1中，唇部3插入至心轴1与中心元件2之间，由此妨碍中心元件2的至少一部分与心轴1相接。需要说明的是，在对井下堵塞器20施加压力时，唇部3使至少其一部分插入至心轴1与中心元件2之间即可。
详细情况如后述，当井下堵塞器20承受水压，中心元件2被压缩时，会从中心元件2对心轴1施加力。在承受水压而变形后的第三形态中，由唇部3使中心元件2与心轴1的部分相接变小，因此能够使心轴1从中心元件2受到的力变小。由此，能够防止心轴1的破损。通过由唇部3防止心轴1的破损，能够提供一种耐压性优异的井下堵塞器。
如上所述，心轴1是用于确保井下堵塞器20的强度的构件，但由于形成心轴1的材料或厚度等原因，有时心轴1的强度相对于从中心元件2受到的力不充足。形成心轴1的材料如(心轴)的项目中所述，一般而言，树脂材料比金属材料强度低，在树脂材料中未加入强化材料的非复合材料强度也较低。像这样即使在心轴1的强度不充足的情况下，井下堵塞器20也能够通过具备唇部3来确保井下堵塞器20的耐压性。
本实施方式1的唇部3是以包围心轴1的外周面的方式装配的环状的构件，与后述的锥体5a成为一体。即，将唇部3设置为锥体5a的一部分。具体而言，具有以下构成：锥体5a的与心轴1相接的内周缘向中心元件2侧突出，包括突出部分的锥体5a的内周面整体与心轴1相接。该突出部分是相当于唇部3的部分。锥体5a的与心轴1相接的内周缘在与心轴1相接的状态下向中心元件2侧突出，由此妨碍中心元件2的一部分与心轴1相接。
唇部3的长度基于后述的第三形态来设计。
唇部3的厚度没有特别限制，只要在锥体5a受到压力而向中心元件2侧移动时，不妨碍唇部3在中心元件2与心轴1之间移动的厚度即可。此外，厚度既可以恒定，也可以以随着朝向作为突出部分的唇部3的顶端而变小的方式使厚度变化。或者，也可以设计为在唇部3的靠近锥体5a侧厚度恒定，在靠近顶端侧随着朝向顶端而使厚度变小。
唇部3的材质没有特别限定，可以使用作为形成上述的心轴1的材料而记载的材料。其中，因为与心轴1相同的理由，优选由分解性树脂或分解性金属形成。
(压力传递单元)
作为构成压力传递单元的压力传递要素，包括：管套4a和4b、锥体5a和5b、滑动体6a和6b、平衡环7a和7b以及负载环8。
(管套)
管套4a和4b是构成压力传递单元的任意的构件，在坑井内中心元件2受到井下堵塞器20的轴向的压力而变形时，承接中心元件2的变形。
管套4a和4b是包围心轴1的外周面的环状的构件。管套4a和4b以与中心元件2的一端相邻的方式装配，管套4a与管套4b相接。与管套4b以与心轴1相接的方式装配相对，管套4a不与心轴1相接。即，关于管套4a与4b，其外径相等，另一方面，管套4a的内径大。此外，管套4a相对于管套4b以能够移动的方式装配。
管套的材质没有特别限定，可以使用作为形成上述心轴1的材料而记载的材料。其中，因为与心轴1相同的理由，优选由分解性树脂或分解性金属形成。需要说明的是，管套4a优选在受到压力时能够以扩张直径的方式进行变形的材质。
(锥体)
锥体5a和5b是构成压力传递单元的构件，分别直接地和间接地对中心元件2传递压力。
锥体5a和5b以包围心轴1的外周面的方式装配。锥体5a装配为与中心元件2的、与管套4a和4b相接的端部为相反侧的端部相邻。另一方面，锥体5b装配为在心轴1的外周面上与管套4a和4b相邻，与中心元件2为相反侧。即，在锥体5b与中心元件2之间夹存有管套4a和4b。
锥体5a是中空的圆锥形状的构件。需要说明的是，在本说明书中“圆锥形状”是指圆锥、圆锥台，或将圆柱与它们组合的形状等。此外，中空的形状是沿心轴的外周面的形状，通常是圆柱形状。
如上所述，在本实施方式中，唇部3设置为与锥体5a一体。因此，锥体5a呈以下形状：在随着从心轴1的端部趋向中心元件2而外径扩大的中空的圆锥状的立体的中心元件2侧，使具有比圆锥状的立体的最大直径小的直径的中空的圆柱接合。
另一方面，锥体5b是中空的圆锥状的构件，具有随着从心轴1的端部趋向中心元件2而外径扩大的形状。
锥体的材质没有特别限定，可以使用作为形成上述心轴1的材料而记载的材料。其中，因为与心轴1相同的理由，优选由分解性树脂或分解性金属形成。
(滑动体)
滑动体6a和6b是构成压力传递单元的构件，间接地对中心元件2传递压力。滑动体6a和6b配置为包围心轴1的外周面，分别与锥体5a和5b相接。
滑动体6a和6b分别是随着从中心元件2侧朝向心轴1的端部而内径缩小的环状的构件。
滑动体的材质没有特别限制，可以使用作为形成上述的心轴1的材料而记载的材料。其中，因为与心轴1相同的理由，优选由分解性树脂或分解性金属形成。
(平衡环)
平衡环7a和7b是构成压力传递单元的任意的构件，具有在从后述的第一形态向第二形态以及从第二形态向第三形态转移时，使滑动体6a和6b的扩径变得均匀的功能，此外，间接地对中心元件2传递压力。平衡环7a和7b以包围心轴1的外周面的方式装配，分别与滑动体6a和6b相接。
作为平衡环的材质没有特别限制，可以使用作为形成上述的心轴1的材料而记载的材料。其中，因为与心轴1相同的理由，优选由分解性树脂或分解性金属形成。
(负载环)
负载环8是构成压力传递单元的构件，直接受到从坑口侧施加的压力并向相邻的构件传递，由此间接地对中心元件2传递压力。负载环8以包围心轴1的外周面的方式装配，与平衡环7a相接。
作为负载环的材质没有特别限制，可以使用作为形成上述的心轴1的材料而记载的材料。其中，因为与心轴1相同的理由，优选由分解性树脂或分解性金属形成。
需要说明的是，在本说明书中所谓“一对压力传递单元”的情况，不表示夹着中心元件2设置的两个压力传递单元具有完全相同的构成。即，只要各自作为压力传递单元发挥功能，各压力传递单元所包括的构成可以不同。此外，由于通常仅从堵塞器的一侧受到水压，因此一侧的压力传递单元使压力向中心元件2传递，另一侧的压力传递单元发挥承接中心元件2的作用。在本说明书中，将压力传递单元表现为也包括这样的作用。
(其他构件)
如图1所示，井下堵塞器20有时具有上述的构件之外的底部9等。底部9配置为包围心轴1的外周面，但底部9的配置只要根据需要适当决定即可。此外，作为底部9的材质只要是能够发挥各自的功能的材质便没有特别限定，可以使用作为形成上述的心轴1的材料而记载的材料。其中，因为与心轴1相同的理由，优选由分解性树脂或分解性金属形成。
2.井下堵塞器的第二形态
井下堵塞器的第二形态是井下堵塞器20进行工作而固定于坑井的形态。
在井下堵塞器20被配置于坑井内的规定的位置后，使井下堵塞器20进行工作，由此使中心元件2扩径而与坑井壁接触，使心轴1与坑井壁之间闭塞，并且使滑动体6a和6b扩径。通过井下堵塞器20与坑井壁接触，使井下堵塞器20固定于坑井内的规定的位置。以下，参照图示有第一形态的图1，对从第一形态至第二形态的变化进行说明。
当在坑井内使井下堵塞器20工作时，一对压力传递单元中的至少一方向中心元件2沿心轴1的轴向运动，中心元件2被沿轴向压缩，由此中心元件2的外径扩大。其结果是，中心元件2的外周面与坑井壁12相接，闭塞心轴1和坑井壁的间隙。由此井下堵塞器20被固定于坑井。
详细而言，当使井下堵塞器20工作时，滑动体6a和6b分别沿锥体5a和5b的斜面滑动，滑动体6a和6b与坑井壁12相接。同时，从锥体5b间接地或从锥体5a与管套4a和5b直接地向中心元件2传递压力，中心元件2被压缩而发生变形。
当中心元件2被压缩时，会沿与心轴1的轴向垂直的方向扩大，与坑井壁12相接，由此井下堵塞器20被固定于坑井。需要说明的是，当中心元件2受到压力而发生变形，中心元件2压碰到管套4a和4b时，管套4a扩张其直径，由此在管套4b的斜面上滑动而与坑井壁12相接。像这样，井下堵塞器20成为第二形态。
3.井下堵塞器的第三形态
井下堵塞器的第三形态是井下堵塞器20承受水压时的形态。以下，参照图2对井下堵塞器20的第三形态进行说明。
在井下堵塞器20被固定于坑井内的规定的位置后，向坑井内送入密封球10并使其落座于井下堵塞器20的球座13，由此闭塞心轴1的中空部，完成坑井孔的闭塞。其后，将水从坑口压入，从坑口侧向坑孔的里侧施加水压。井下堵塞器20受到从坑口侧向坑孔的里侧的压力，由此成为心轴1向坑孔的里侧移动的第三形态。
当从坑口侧向第二形态的井下堵塞器20施加水压时，心轴1因水压而移动。此时，有时会因为来自坑口侧的水压而使一对压力传递单元中在坑口侧的单元向坑孔的里侧移动，由此进一步压缩中心元件2。像这样井下堵塞器20成为第三形态。
需要说明的是，在第三形态中，与第一形态相比，夹着中心元件的锥体5a与管套4在靠近的位置。即，在第三形态中，与第一形态相比，心轴1与中心元件2相接的部分少。关于中心元件2与心轴1相接的部分在后文中描述。
4.中心元件与心轴的接触部分
如上所述，中心元件2与心轴1相接，在其一部分中会由唇部3妨碍接触。而且，在第三形态中，沿井下堵塞器20的轴向施加压力，使具有唇部3的锥体5a与管套4a和4b的距离缩短，由此中心元件2被压缩。由此，在第三形态中，中心元件2与心轴1的接触的区域从上述的第一形态发生变化。如果对第三形态中的中心元件2与心轴1的接触部分进行具体的说明，则在井下堵塞器20的第三形态中，对于沿井下堵塞器20的轴向的剖面，在对井下堵塞器20沿其轴向施加了50MPa的压力时，心轴1与中心元件2相接的部分的长度的合计(b)与中心元件2的轴向的最大长度(a)的比值(b/a)小于0.5。
在此，“沿轴向施加了50MPa的压力时”是指意图从井下堵塞器20的轴向的一侧向另一侧施加压力的情况。这是假定在从坑口压入水时，从井下堵塞器20的坑口侧向坑井的里侧施加压力的情况。
在此，如图2所示，“中心元件2的轴向的最大长度(a)”是指，沿井下堵塞器20的轴向的剖面中的中心元件2的轴向的宽度。即，是中心元件2的、向心轴1或坑井壁12的正投影中的井下堵塞器20的轴向的长度。需要说明的是，具体的例子在后述的实施方式4中进行说明，在存在多个中心元件2的情况下，将该多个部分的各自的轴向的长度的合计设为(a)。
此外，如图2所示，“心轴1与中心元件2相接的轴部分的长度(b)”是指，沿井下堵塞器20的轴向的剖面中的心轴1与中心元件2相接的部分的轴向的长度。在心轴1的外周中中心元件2所相接的部分的长度不恒定的情况下，使用平均值作为(b)。需要说明的是，具体的例子在后述的实施方式3中进行说明，在某个剖面中存在多个心轴1与中心元件2相接的部分的情况下，将该多个部分的各自的轴向的长度的合计设为(b)。
(b)与(a)的比值如上所述小于0.5，但该比值越小越优选，例如优选为小于0.25，更优选为小于0.1，最优选为0。(b)与(a)的比值为0是指，即(b)＝0。
(b)与(a)的比值越小，即在第三形态中心轴1与中心元件2相接的部分越少，从中心元件2对心轴1施加的力，即紧固心轴1的力越变小，越能够更有效地防止心轴1的破损。此外，推测在中心元件2被压缩而变形时，在中心元件2中的轴向中心部分附近，变形变得最大，对心轴1施加的力变得最强。如果比值(b/a)小于0.5，则在中心元件2中的轴向的长度的中心部分存在唇部3。因此，在使对心轴1施加的力变得最大的部分中，能够防止中心元件2与心轴1的接触，能够更可靠地防止心轴1的破损。
在进行水压破碎时向坑井内的井下堵塞器施加的压力通常为30～70MPa左右。因此，只要对井下堵塞器20施加50MPa的压力时的比值(b/a)小于0.5，则在实际的使用环境中也能够实现比值(b/a)小于0.5。因此，本实施方式1的井下堵塞器20所具备的优异的耐压性能够在实际的使用环境中发挥作用。
(变形例)
对本实施方式1的变形例进行说明。在上述的井下堵塞器20中，成为在第三形态中也使中心元件2与心轴1以规定的长度相接的状态(即b>0)。然而，也可以是通过使唇部3的轴向的长度更长而在第三形态中使中心元件2与心轴1的接触被唇部3完全遮挡，即(b)＝0的构成。图3示出(b)＝0的情况的形态。图3是放大呈作为本实施方式1的变形例的在坑井孔中承受水压的状态的第三形态的井下堵塞器20的剖面的一部分的示意图。如图3所示，在作为变形例的井下堵塞器20的第三形态中，从锥体5a延伸的唇部3的顶端到达至管套4，成为与管套4相接的状态。由此，唇部3成为潜入遍及在第一形态中与心轴1相接的中心元件2的内周面整个区域的状态。因此，中心元件2与心轴1的接触被唇部3完全遮挡，变得不存在心轴1与中心元件2相接的轴部分(即(b)＝0)。由此，从中心元件2向心轴1施加的力进一步降低，能够更可靠地防止心轴1的破损。
而且，在(b)＝0的情况下，唇部3的顶端到达至管套4，因此唇部3也作为支撑棒发挥功能。因此，能够防止中心元件2过度变形，并且提高沿轴向的耐压性。
对于这之后的实施方式，为了便于说明，对与在〔实施方式1〕中说明的构件具有相同的功能的构件标注相同的符号，不重复其说明。
〔实施方式2〕
使用图4和图5对本发明的实施方式2的井下堵塞器进行说明。井下堵塞器的第一形态与图4对应，第三形态与图5对应。图4是本实施方式2的在坑井内的规定的位置时的井下堵塞器的剖面的概略图。图5是本发明的实施方式2的在坑井孔中承受水压时的井下堵塞器的剖面的概略图。需要说明的是，在图4和图5中，仅示出井下堵塞器21的剖面中相对于轴(图中的单点划线)对称的剖面中的一方。
如图4和图5所示，在实施方式2的井下堵塞器21中，唇部3与锥体5a不是一体，是独立于锥体5a的另外存在的环状的构件。唇部3与锥体5a为不同个体，以两者相接的方式设置在心轴1的外周面。具体而言，唇部3位于锥体5a的与中心元件2相接的侧，与锥体5a的内周缘相接。唇部3a的内径与锥体5a的内径相同，唇部3的外径比锥体5a的外径小。因此，在实施方式2中，也以与实施方式1相同的方式，在中心元件2的锥体5a中，由唇部3妨碍中心元件2与心轴1的接触。此外，由于唇部3与锥体5a接触，因此当锥体5a向中心元件2方向移动时，唇部3也被按压而移动。
只要唇部3与锥体5a接触即可，既可以不通过其他单元被相互固定，也可以通过其他单元被固定。
唇部3与锥体5a的分界没有特别限定，可以是例如像图4和图5那样，在井下堵塞器21的剖面中，从中心元件2的与锥体5a相接的端部向心轴1放出的垂线。
〔实施方式3〕
使用图6和图7对本发明的实施方式3的井下堵塞器进行说明。井下堵塞器的第一形态与图6对应，第三形态与图7对应。
图6是放大本实施方式3的在坑井内的规定的位置时的井下堵塞器的剖面的一部分的示意图。需要说明的是，在使用图6和图7的说明中，不需要区分管套4a与管套4b，因此一并图示为管套4，以下也记载为管套4。
只要在对井下堵塞器施加50MPa的压力时，唇部3的(b/a)小于0.5即可，其位置没有特别限定。
具体而言，如图6的(a)所示，唇部3可以不与锥体5a成为一体，而与管套4成为一体。
此外，如图6的(b)和图6的(b’)所示，唇部3可以是分为两个，分别与管套4和锥体5a成为一体的形态。对于分为两个的唇部3，既可以使与管套4成为一体的唇部3长，也可以使与锥体5a成为一体的唇部3长，也可以是相同的长度。
如图6的(c)所示，唇部3可以是与管套4和锥体5a中的任一个均独立，为与管套4和锥体5a中的任一个均不相接的形态。此时，唇部3既可以是一个也可以是多个。
而且，唇部3可以将上述的形态中的任一个组合的结构。
图7是放大本发明的实施方式3的在坑井孔中承受水压时的井下堵塞器的剖面的一部分的示意图。
如上所述，唇部3在对井下堵塞器施加50MPa的压力时，如果图7所示的(b)与图7所示的(a)的比值小于0.5，则其位置没有限定。需要说明的是，在图7中示出的任一个形态均为(b/a)大于0的形态，但优选的是图3所示的(b)＝0的情况。
如图7的(c)所示，在存在多个心轴1与中心元件2相接的部分的情况下，将该多个部分各自的轴向的长度(b1)和(b2)的合计设为(b)。
需要说明的是，在〔实施方式3〕中描述的唇部3中的至少一个与管套4或锥体5a成为一体的情况下，也可以为像在〔实施方式2〕中描述的那样，唇部3与管套4或锥体5a独立并且相接的方案。
〔实施方式4〕
使用图8和图9对本发明的实施方式4的井下堵塞器进行说明。井下堵塞器的第一形态与图8对应，第三形态与图9对应。
对于本发明的井下堵塞器，在对井下堵塞器施加50MPa的压力时，如果(b/a)小于0.5，则如图8的(a)所示，中心元件2可以是分为多个并沿心轴1的轴排列的形态。需要说明的是，(a)是多个中心元件的最大长度的合计。
此时，多个中心元件的厚度、弹性、内径、外径或轴向的宽度可以分别相同也可以分别不同。但是，从所谓的防止心轴的破损的观点来看，优选的是在多个中心元件的每一个中，心轴与中心元件相接的部分的长度比各个中心元件的最大长度小。
如图8的(b)所示，可以在多个中心元件之间设置隔板11。作为隔板11，只要是包围心轴1的环状的构件就没有特别限定，但可以为前述的压力传递单元的一部分或全部。隔板11的材质没有特别限定，但在进行坑井处理后，从使井下堵塞器20的去除变得容易的观点来看，优选的是由分解性树脂或分解性金属形成。
图9是放大本发明的实施方式4的在坑井孔中承受水压时的井下堵塞器的剖面的一部分的示意图。
在像上述那样对井下堵塞器施加50MPa的压力时，只要图9所示的(b)与(a)的比值小于0.5，则在多个中心元件之间既可以具有隔板11也可以不具有隔板11。在图9中均示出了(b/a)比0大的形态，但优选的是图3所示的(b)＝0的情况。
需要说明的是，如图9的(b)所示，对于存在多个中心元件的情况的(a)，将该多个中心元件的轴向的最大长度(a1)和(a2)的合计设为(a)。
〔实施方式5〕
唇部3以包围心轴1的外周面的方式装配，但其形状也可以不为环状。即，在对井下堵塞器施加50MPa的压力时，只要(b/a)小于0.5，也可以构成为唇部3在心轴1的外周被分割为两个以上。
使用图10对此进行说明。图10的(a)、图10的(b)以及图10的(c)表示沿与唇部3的轴垂直的方向切割时的剖面，图10的(a’)、图10的(b’)以及图10的(c’)表示沿唇部的轴向的侧视图。
图10的(a)、图10的(a’)、图10的(b)以及图10的(b’)表示由唇部3a和3b这两个构件组成的唇部3。图10的(c)和图10的(c’)表示由唇部3a、3b以及3c这三个构件组成的唇部3。需要说明的是，在图10的(c’)中，唇部3c示出为环状的形状，但也可以与唇部3a和3b相同，在心轴1的外周被分割为两个以上。
此外，被分割的各唇部可以与管套或锥体成为一体，也可以独立。
而且，如图10的(b)所示，唇部3的分割面的角度没有限定，可以不必与心轴轴平行。需要说明的是，在具备实施方式5的唇部3的井下堵塞器中，在心轴1的外周中心元件2相接的部分的长度不恒定，因此使用其平均值作为(b)。
本发明并不限定于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内可以进行各种变更，对分别在不同的实施方式中公开的技术方案进行适当组合而得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
〔总结〕
用于闭塞坑井孔的堵塞器具备：筒状主体；环状的弹性构件，包围筒状主体的外周面，受到压力而发生变形；至少一个保护构件，包围筒状主体的外周面，妨碍弹性构件的至少一部分与筒状主体相接；以及一对压力传递单元，沿堵塞器的轴向夹着弹性构件，用于对弹性构件施加沿轴向的压力而压缩弹性构件，在对堵塞器向轴向施加50MPa的压力而使弹性构件变形时，沿轴向的剖面中的筒状主体与弹性构件相接的部分的轴向的长度的(b)与弹性构件的轴向的最大长度(a)的比值(b/a)小于0.5。
根据该构成，当从堵塞器的轴向的一侧受到压力时，经由设于筒状主体的外周面的一对压力传递单元，使相同地设于筒状主体的外周面的被一对压力传递单元所夹着的弹性构件被压缩而变形。此时，通过相同地设于筒状主体的外周面的保护构件妨碍弹性构件的至少一部分与筒状主体相接。具体而言，在向轴向施加50MPa的压力使弹性构件变形时，沿轴向的剖面中的筒状主体与弹性构件相接的部分的轴向的长度(b)与弹性构件的轴向的最大长度(a)的比值(b/a)小于0.5。当弹性构件被压缩而变形时，会从弹性构件对筒状主体施加力，弹性构件与筒状主体相接的部分成为上述的范围，由此使对筒状主体施加的力变少。其结果是，能够防止筒状主体的破损，使堵塞器的耐压性变得优异。
此外，也可以是，保护构件中的至少一个与构成压力传递单元的压力传递要素之一成为一体。
此外，也可以是，保护构件中的至少一个与压力传递单元独立。
此外，也可以是具备多个保护构件，多个保护构件中的一个与构成一对压力传递单元的一方的压力传递要素之一成为一体，多个保护构件中的另一个与构成一对压力传递单元的另一方的压力传递要素之一成为一体。
此外，也可以是，与保护构件成为一体的压力传递要素之一为与弹性构件的端部相接的、随着从筒状主体的端部趋向弹性构件侧外径扩大的一对圆锥状的构件。
此外，保护构件可以为环状。根据该构成，能够更有效地妨碍堵塞器的筒状主体与弹性构件相接。因此堵塞器的耐压性优异。
此外，长度(b)可以为0。根据该构成，堵塞器的筒状主体不与弹性构件相接，因此堵塞器的耐压性更优异。
实施例
以下，对本发明的一个实施例进行详细说明。当然，不言而喻的是，本发明并不限定于以下的实施例，细节部分可以采用各种方案。
〔实施例1〕
对在沿井下堵塞器的轴向施加50MPa的压力使中心元件变形时，沿轴向的剖面中的心轴与中心元件相接的部分的轴向的长度(b)与中心元件的轴向的最大长度(a)的比值(b/a)为0的井下堵塞器进行耐水压试验。
将上述的井下堵塞器以井下堵塞器与筒的轴平行的方式放入内径为井下堵塞器的外径的1.1倍的金属制的筒。将筒中保持在90℃，沿井下堵塞器的轴向施加60～63MPa的水压来闭塞筒。然后，测定筒保持闭塞的时间。
将结果示于表1。
〔比较例1〕
除了使用沿轴向的剖面中的中心元件的轴向的长度(a)和心轴与中心元件相接的部分的轴向的长度(b)相等的井下工具，将温度设为90～93℃，将水压设为50～53MPa以外，与实施例1进行同样的操作。
〔比较例2〕
除了使用沿轴向的剖面中的中心元件的轴向的长度(a)和心轴与中心元件相接的部分的轴向的长度(b)相等的井下工具，将温度设为90～93℃以外，与实施例1进行同样的操作。
[表1]
| b/a | 温度[℃] | 水压[MPa] | 保持时间 | |
| 实施例1 | 0 | 90 | 60～63 | 24hr以上 |
| 比较例1 | 1 | 90～93 | 50～53 | 6hr 20min |
| 比较例2 | 1 | 90～93 | 60～63 | 1hr 55min |
符号说明
1心轴(筒状构件)
2中心元件(弹性构件)
3、3a、3b、3c唇部(保护构件)
4、4a、4b管套(压力传递单元)
5a、5b锥体(压力传递单元)
6a、6b滑动体(压力传递单元)
7a、7b环(压力传递单元)
8负载环(压力传递单元)
9底部
10球
11隔板
12坑井壁
13球座
20、21井下堵塞器(堵塞器)
Claims (7)
1.一种堵塞器，用于闭塞坑井孔，所述堵塞器的特征在于，具备：
筒状主体；
环状的弹性构件，包围上述筒状主体的外周面，受到压力而发生变形；
至少一个保护构件，包围上述筒状主体的外周面，妨碍上述弹性构件的至少一部分与上述筒状主体相接；和
一对压力传递单元，在上述堵塞器的轴向夹着上述弹性构件，用于对上述弹性构件施加沿所述轴向的压力而压缩上述弹性构件，
在对上述堵塞器向上述轴向施加50MPa的压力而使上述弹性构件变形时，沿上述轴向的剖面中的上述筒状主体与上述弹性构件相接的部分的轴向的长度(b)与上述弹性构件的轴向的最大长度(a)的比值(b/a)小于0.5。
2.根据权利要求1所述的堵塞器，其特征在于，上述保护构件中的至少一个与构成上述压力传递单元的压力传递要素中的一个成为一体。
3.根据权利要求1所述的堵塞器，其特征在于，上述保护构件中的至少一个与上述压力传递单元独立。
4.根据权利要求1所述的堵塞器，其特征在于，具备多个上述保护构件，多个上述保护构件中的一个与构成上述一对压力传递单元中的一方的压力传递要素之一成为一体，多个上述保护构件中的另一个与构成上述一对压力传递单元中的另一方的压力传递要素之一成为一体。
5.根据权利要求2所述的堵塞器，其特征在于，与上述保护构件成为一体的上述压力传递要素之一与弹性构件的端部相接，为随着从上述筒状主体的端部趋向上述弹性构件侧而外径扩大的圆锥状的构件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的堵塞器，其特征在于，上述保护构件为环状。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的堵塞器，其特征在于，上述长度(b)为0。
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